DE19517711C1

DE19517711C1 - Diecast cylinder head casing

Info

Publication number: DE19517711C1
Application number: DE1995117711
Authority: DE
Inventors: Wolf Dr Ing Boll
Original assignee: Daimler Benz AG; Mercedes Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1995-05-13
Filing date: 1995-05-13
Publication date: 1996-08-14
Anticipated expiration: 2015-05-14

Abstract

The cast cylinder head casing includes a number of cavities, flow channels, borings and through apertures. It is composed of at least two casing elements (1,2) sealed to each other at a parting line (18) which runs partly horizontally between and through the cavities, flow channels, borings or through apertures (3,4). The casing may be in several layers. It may consist of a baseplate (1) with several objects (2) soldered onto it. One section of the parting line may be curved. The sealing may be done by soldering the contact surfaces. There may be at least one defined clearance (22) between two of the cavities, flow channels, borings or three apertures, to receive the folder for soldering the two elements to each other.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zylinderkopfgehäuse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a cylinder head housing according to the preamble of claim 1.

Bisher werden Zylinderkopfgehäuse stets aus einem Teil hergestellt, wobei eines der häufigsten Verfahren zur Herstellung ein Druckgußverfahren ist (siehe z. B. DE 41 02 358 A1). Aufgrund der verschiedenen in dem Zylinderkopfgehäuse angeordneten Hohlräume, z. B. Was ser- und Luftkanäle, sowie sonstiger Bohrungen und Durchbrechungen sind die Gießformen relativ kompli ziert. Darüber hinaus müssen Kerne für die Hohlräume verwendet werden. Dies bedeutet, daß die Herstellungs kosten für derartige Zylinderkopfgehäuse relativ hoch sind.So far, cylinder head housings have always been made from one part manufactured using one of the most common methods for Production is a die casting process (see e.g. DE 41 02 358 A1). Because of the different in the Cylinder head housing arranged cavities, for. B. What water and air channels, as well as other bores and Breakthroughs are relatively complicated graces. They also need cores for the cavities be used. This means that the manufacturing cost relatively high for such cylinder head housing are.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu grunde, ein Zylinderkopfgehäuse zu schaffen, das bei der Herstellung kostengünstig, umweltschonend und um weltverträglich ist. The invention is based on the object reasons to create a cylinder head housing that at the manufacture inexpensive, environmentally friendly and around is compatible with the world.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die im kenn zeichnenden Teil von Patentanspruch 1 genannten Merkmale ge löst.This task is in a generic facility through the in the kenn drawing part of claim 1 mentioned features ge solves.

Durch die erfindungsgemäße Aufteilung des Zylinder kopfgehäuses auf wenigstens zwei Gehäuseelemente, die als separate Teile gegossen werden, können die Gieß formen wesentlich einfacher sein. Darüber hinaus kann weitgehend, wenn nicht sogar vollständig, auf den Ein satz von Kernen verzichtet werden. Auf diese Weise wird auch die Umwelt durch eine bei einteiligen Ge häusen erforderliche Entsorgung von Formsand ent lastet.The inventive division of the cylinder head housing on at least two housing elements, the can be cast as separate parts, the casting shapes to be much easier. Furthermore, can largely, if not completely, to the one set of cores. In this way is also the environment through a one-piece Ge required disposal of molding sand burdens.

Erfindungsgemäß ist lediglich dafür zu sorgen, daß die Gehäuseelemente durch ein geeignetes Verbindungsver fahren über ein entsprechendes Dichtmittel miteinander verbunden werden.According to the invention, it is only necessary to ensure that the Housing elements by a suitable connection ver drive together with an appropriate sealant get connected.

In einfacher Weise kann die Teilung des Zylinderkopf gehäuses dadurch erfolgen, daß dieser in einem ebenen Schnitt geteilt wird, wobei die Trennfuge durch Was ser-, Öl- und Gasräume verläuft. Anschließend müssen die beiden Gehäuseelemente lediglich zur Verbindung an be stimmten Papstellen gegebenenfalls mechanisch nach bearbeitet werden.In a simple way, the division of the cylinder head Housing done that this in a flat Cut is divided, the parting line by What water, oil and gas rooms. Then have to the two housing elements only for connection to be if necessary, Papstellen agreed mechanically to be edited.

Die Verbindung der beiden Gehäuseelemente kann z. B. durch ein Löt- oder Klebeverfahren erfolgen.The connection of the two housing elements can, for. B. by a soldering or gluing process.

Wenn die Trennfuge so gewählt ist, daß die Verbindung der beiden Gehäuseelemente über Zylinderkopfschrauben erfolgt, so kann es gegebenenfalls ausreichend sein, die Trennfuge lediglich gegenüber den Hohlräumen, Strömungskanälen und dergleichen abzudichten.If the parting line is chosen so that the connection of the two housing elements via cylinder head screws if necessary, it may be sufficient the parting line only opposite the cavities, To seal flow channels and the like.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen erge ben sich aus den Unteransprüchen und aus den nachfol gend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen.Advantageous further developments and refinements are derived from the subclaims and from the following described in principle with reference to the drawing Embodiments.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 einen Schnitt (ausschnittsweise) durch ein er findungsgemäß zweigeteiltes Zylinderkopfgehäu se, Fig. 1 by a he se is a sectional view (partial) according to the invention divided into two parts Zylinderkopfgehäu,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein zweigeteiltes Zylin derkopfgehäuse anderer Bauart und Fig. 2 shows a section through a two-part Zylin derkopfgehäuse another type and

Fig. 3 eine Ausschnittsvergrößerung einer Kontaktflä che für eine Verbindung der beiden Gehäuseele mente. Fig. 3 shows an enlarged detail of a contact surface for a connection of the two housing elements.

Das in Fig. 1 dargestellte Zylinderkopfgehäuse für ei ne Brennkraftmaschine weist ein unteres Gehäuseelement 1 und ein oberes Gehäuseelement 2 auf. Zwischen den beiden Gehäuseelementen 1 und 2 befinden sich mehrere Hohlräume, wie z. B. ein Wasserkanal 3 und ein Gaskanal 4. Das obere Gehäuseelement 2 weist mehrere Planflä chen 5 als Auflageflächen für Köpfe von Zylinderkopf schrauben 6 auf. In bekannter Weise ist eine Zylinder kopfdichtung 7 zwischen dem unteren Gehäuseelement 1 und einem Zylinderblock 8 angeordnet. Zur Verbindung des unteren Gehäuseelementes 1 mit dem oberen Gehäuse element 2 dient eine plasmagespritzte Verbundschicht 9, z. B. Messing, die in einen definierten Spalt 22 zwischen den beiden Gehäuseelementen 1 und 2 ange bracht wird. Ein Lot 10 mit einem Flußmittel, das zwi schen die beiden Verbundschichten 9, welche an den Kontaktflächen der beiden Gehäuseelemente 1 und 2 an haften, liegt, sorgt für eine Lötverbindung. Hierzu kann auch eine Lötspeichermulde 11 in dem Spalt 22 vorgesehen sein.The cylinder head housing shown in FIG. 1 for an internal combustion engine has a lower housing element 1 and an upper housing element 2 . Between the two housing elements 1 and 2 there are several cavities, such as. B. a water channel 3 and a gas channel 4th The upper housing element 2 has a plurality of surfaces 5 Planflä screws 6 as support surfaces for heads of cylinder head. In a known manner, a cylinder head gasket 7 is arranged between the lower housing element 1 and a cylinder block 8 . To connect the lower housing element 1 with the upper housing element 2 is a plasma-sprayed composite layer 9 , z. B. brass, which is placed in a defined gap 22 between the two housing elements 1 and 2 . A solder 10 with a flux, the rule between the two composite layers 9 , which adhere to the contact surfaces of the two housing elements 1 and 2 , ensures a soldered connection. For this purpose, a solder storage trough 11 can also be provided in the gap 22 .

Um eine Korrosion durch aggressive Medien in den Kanä len zu vermeiden, kann der Spalt 22 seitlich zu den Kanälen mit einer Quetschdichtung 12 versehen sein. Falls die Gefahr einer Korrosion nicht gegeben ist, kann auch ein ungeschützter Schlitz 13 verbleiben.In order to avoid corrosion by aggressive media in the channels, the gap 22 can be provided with a pinch seal 12 to the side of the channels. If there is no risk of corrosion, an unprotected slot 13 can also remain.

Um einen genauen Sitz der beiden Gehäuseelemente 1 und 2 aufeinander zu gewährleisten, sind gemäß Ausführung nach der Fig. 1 im Bereich der Bohrungen für die Zy linderkopfschrauben 6 Paßflächen 14 an den aufeinan derliegenden Flächen von unterem Gehäuseteil 1 und oberem Gehäuseteil 2 vorhanden. Sowohl bei einer Löt als auch bei einer Klebeverbindung sichert die Paßflä che 14 einen definierten Spalt für das Lot oder für die Klebeschicht. Gleiches gilt für seitliche Abdich tungen des Spaltes. Zum Zusammenpressen der beiden Ge häuseelemente während eines Löt- oder Klebevorganges können Niederhaltemulden 15 im oberen Gehäuseelement 2 und im unteren Gehäuseelement 1 jeweils im Bereich der Spalte vorgesehen sein, über die mit einer Anpress kraft F die für eine Verbindung erforderliche Kraft aufgebracht wird.In order to ensure a precise fit of the two housing elements 1 and 2 on top of one another, according to the embodiment according to FIG. 1, in the area of the bores for the cylinder head screws 6, mating surfaces 14 are provided on the surfaces of the lower housing part 1 and the upper housing part 2 which lie on one another. Both with a solder and with an adhesive connection, the Paßflä surface 14 secures a defined gap for the solder or for the adhesive layer. The same applies to side seals of the gap. To compress the two Ge housing elements during a soldering or gluing process, hold-down troughs 15 can be provided in the upper housing element 2 and in the lower housing element 1 in each case in the region of the column, via which the force required for a connection is applied with a contact force F.

Zur Verbindung der beiden Zylinderkopfgehäuseteile kann ein Verbindungsverfahren mit einem Lot zwischen zwei Verbundschichten, wie in der Fig. 1 dargestellt, verwendet werden. Ebenso ist ein Reibschweißverfahren möglich. Dabei können die beiden Verbundschichten 9 über ein Flußmittel direkt miteinander verbunden wer den. Ebenso ist auch ein Abschaben der Oxydschicht der Zylinderkopfgehäuseteile und eine direkte Verbindung über Reibschweißen eines Lotes möglich.A connection method with a solder between two composite layers, as shown in FIG. 1, can be used to connect the two cylinder head housing parts. A friction welding process is also possible. The two composite layers 9 can be directly connected to one another via a flux. It is also possible to scrape off the oxide layer of the cylinder head housing parts and a direct connection by friction welding a solder.

Selbstverständlich sind auch Verbindungen über einen geeigneten Kleber möglich.Of course there are also connections via one suitable glue possible.

Falls eine Verbindung der beiden Gehäuseelemente 1 und 2 über die Zylinderkopfschrauben 6 erfolgt, wie es z. B. gemäß Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 möglich ist, dann kann auch auf eine Löt- oder Klebeverbindung verzichtet werden. In diesem Falle ist es lediglich erforderlich den Spalt bzw. die Spalte 22 zwischen den beiden Gehäuseelementen entsprechend abzudichten.If a connection of the two housing elements 1 and 2 via the cylinder head screws 6 , as z. B. is possible according to the embodiment of FIG. 1, then a soldering or adhesive connection can be dispensed with. In this case, it is only necessary to appropriately seal the gap or the gap 22 between the two housing elements.

Wie in der Fig. 3 in einer stark vergrößerten Darstel lung aufgezeigt ist, können die Kontaktflächen in den Spalten strukturiert sein, um eine gute Lötverbindung zu erreichen. Die spezielle Strukturierung besteht in einer Oberflächenporosität bzw. Riefigkeit, die mecha nisch oder chemisch eingebracht werden kann und die unterschiedlich tiefe Aushöhlungen beinhalten kann. Flachere Aushöhlungen 16 dienen der Aufnahme von Fluß mittel, einschließlich gegebenenfalls von Lot, und tiefere Aushöhlungen 17 zur Aufnahme von Reaktionspro dukten von Flußmittel und Metalloxyd während des Lö tens, welche unter Druck und/oder Mikrovibration der Kontaktflächen ablaufen kann. Sie können auch zum Ab fluß von überschüssigem Material dienen.As shown in Fig. 3 in a greatly enlarged presen- tation, the contact surfaces in the columns can be structured to achieve a good solder joint. The special structuring consists of a surface porosity or grooving that can be introduced mechanically or chemically and that can contain hollows of different depths. Shallow hollows 16 are used to hold flux, including, if necessary, solder, and deeper hollows 17 to hold reaction products of flux and metal oxide during soldering, which can take place under pressure and / or micro-vibration of the contact surfaces. They can also be used for the flow of excess material.

Die Trennfuge 18 zwischen den beiden Gehäuseelementen 1 und 2 kann vollständig eben oder auch zum Teil ge wölbt verlaufen. Wesentlich ist jedoch, daß sie durch die Hohlräume, wie den Wasserkanal 3 und den Gaskanal 4 verläuft.The parting line 18 between the two housing elements 1 and 2 can run completely flat or partially arched ge. It is essential, however, that it runs through the cavities, such as the water channel 3 and the gas channel 4 .

Anstelle eines Aufbaus des Zylinderkopfgehäuses mit zwei Gehäuseelementen ist auch ein mehrschichtiger Aufbau möglich. Insbesondere in diesem Falle können die Trennflächen bzw. die Trennfugen auch räumlich gekrümmt verlaufen, was gegebenenfalls Vorteile für die Gestaltung der Gas- und Wasserkanäle hat.Instead of building the cylinder head housing with two housing elements is also a multilayer Construction possible. Especially in this case the dividing surfaces or the joints also spatially run curved, which may have advantages for the design of the gas and water channels.

Eine weitere Möglichkeit ist in der Fig. 2 darge stellt. Dabei ist das untere Gehäuseelement 1 als Grundplatte aufgebaut, auf die mehrere Gegenstücke als obere Gehäuseelemente 2 aufgelötet werden (z. B. je ei nes pro Zylinder). Dabei können einzelne "Schornstei nell bzw. Dome 19 zur Aufnahme der Zylinderkopfschrau ben 6 dienen. Diese Dome 19 sind dabei der Grundplatte 1 zugeordnet. Lötfugen 20 können dabei sowohl auf dem horizontalen als auch den vertikal verlaufenden Flä chen zwischen dem unteren Gehäuseelement als Grund platte 1 und dem oberen Gehäuseelementen 2 angeordnet sein. In der Fig. 2 sind auch Auspuffflansche 21 ange deutet.Another possibility is shown in FIG. 2 Darge. The lower housing element 1 is constructed as a base plate, onto which several counterparts are soldered as upper housing elements 2 (for example, one per cylinder). In this case, individual "Schornstei nell or dome 19 ben for receiving the Zylinderkopfschrau 6 are used. This dome 19 of the base plate 1 are assigned. Lötfugen 20 can plate as a base both to the horizontal and the vertical FLAE surfaces between the lower housing member 1 and the upper housing elements 2 may be arranged. In FIG. 2 also exhaust flanges 21 are are indicated.

Claims

1. Cylinder head housing, manufactured in Druckgußver drive, with a variety of cavities, flow channels, bores and openings, characterized in that the cylinder head housing consists of at least two housings elements ( 1 , 2 ) which are at a parting line ( 18 ) by sealants with each other are connected, the parting line ( 18 ) partially in the horizontal direction between and through cavities, flow channels, bores or openings ( 3 , 4 ) runs ver.

2. cylinder head housing according to claim 1, marked by a multilayer structure.

3. Cylinder head housing according to claim 2, characterized in that a plurality of counterparts ( 2 ) are soldered onto a base plate ( 1 ).

4. Cylinder head housing according to one of claims 1 to 3, characterized in that the parting line ( 18 ) extends at least over a Teilbe rich spatially curved.

5. Cylinder head housing according to one of claims 1 to 4, characterized in that as a sealant, soldering over contact surfaces is used.

6. Cylinder head housing according to claim 5, characterized in that between two cavities, flow channels, Bohrun gene or openings ( 3 , 4 ) at least one de-defined gap ( 22 ) for receiving the solder for soldering the two housing elements ( 1 , 2 ) is provided is.

7. Cylinder head housing according to claim 6, characterized in that contact surfaces are structured in the gap ( 22 ).

8. Cylinder head housing according to one of claims 6 or 7, characterized in that mating surfaces ( 14 ) between the housing elements ( 1, 2 ) in the region of the bore walls for cylinder head screws ( 6 ) are arranged.

9. Cylinder head housing according to claim 8, characterized in that the two housing elements ( 1 , 2 ) by the Zylin derkopf screws ( 6 ) are interconnected.

10. Cylinder head housing according to one of claims 6 to 8, characterized in that the lower housing element ( 1 ) is formed as a base plate in which domes ( 19 ) for the cylinder head screws ( 6 ) are arranged, and that between the domes ( 19 ) several upper housing elements ( 2 ) are used side by side, which are connected to the base plate ( 1 ).